應(yīng)用型本科院?！稊?shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的改革與探索

應(yīng)用型本科院?！稊?shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的改革與探索

章曙光++孫巧云++汪敏++張玉【Summary】《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》是通信工程專業(yè)的重要專業(yè)課程，本文從應(yīng)用型本科院校學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位能力的調(diào)研結(jié)果調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采用案例法實(shí)施理論與實(shí)踐融合化教學(xué)，用形象生動(dòng)的教學(xué)課件及動(dòng)畫手段講解網(wǎng)絡(luò)理論，充分利用仿真軟件完成各種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合百度云共享課程資源，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果。【Key】計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；融合化教學(xué)；案例教學(xué)；仿真教學(xué)【基金項(xiàng)目】北京城市學(xué)院教育科學(xué)研究課題——《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程改革探索（JYC201411），北京城市學(xué)院校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目——通信工程專業(yè)綜合改革項(xiàng)目（ZY2014102）。G71B2095-3089（2015）23-0007-02一、引言《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》是全國(guó)各大高校電子信息類專業(yè)必修的重要專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于通信工程專業(yè)，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬于數(shù)據(jù)通信技術(shù)，在講授這門課程時(shí)要強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，因此本課程一般取名為《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》。該課程不僅要求學(xué)生掌握較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要求學(xué)生具備很強(qiáng)的實(shí)踐操作能力。尤其是應(yīng)用型本科院校，此課程最終目的要落實(shí)到應(yīng)用上，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)，掌握網(wǎng)絡(luò)的組建、配置和維護(hù)技能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，因此應(yīng)盡可能地講授較新的內(nèi)容，使所學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)；課程工程性較強(qiáng)，教學(xué)中應(yīng)使理論緊密聯(lián)系實(shí)際和重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)[1]。由于《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》的某些理論知識(shí)相對(duì)比較枯燥，尤其是對(duì)于三批應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，入學(xué)成績(jī)相對(duì)其他院校低很多，他們學(xué)習(xí)理論知識(shí)相對(duì)比較困難。這就要求我們必須在教學(xué)方面有所突破，按照網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位實(shí)際的技能需要，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，利用學(xué)?，F(xiàn)有條件，在機(jī)房實(shí)施理論和實(shí)踐融合化教學(xué)。每次上課盡可能采用案例教學(xué)，把實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目分解成多個(gè)任務(wù)進(jìn)行講解。既講理論又做實(shí)驗(yàn)，利用PPT課件中的圖像、動(dòng)畫手段深入淺出地講解網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)房的硬件、虛擬機(jī)和其他仿真軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，反過(guò)來(lái)促進(jìn)理論教學(xué)。二、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位能力要求調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采用模塊化組合教學(xué)內(nèi)容，修訂教學(xué)大綱通過(guò)調(diào)研多家網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和系統(tǒng)集成企業(yè)，得出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位的基本技能需求表，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，研究如何通過(guò)課程教學(xué)使學(xué)生掌握這些技能，從而選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，采用模塊化對(duì)教學(xué)內(nèi)容重新組合。如增加對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等知識(shí)的講解，刪除某些過(guò)時(shí)的應(yīng)用服務(wù)器的配置。按照模塊化對(duì)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重新組合，將理論知識(shí)分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)組建；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、路由器與交換機(jī)配置、服務(wù)器安裝與配置、協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)。教學(xué)大綱是課程教學(xué)的根本依據(jù)，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上集思廣益，按照模塊化的教學(xué)內(nèi)容精心修訂教學(xué)大綱。教學(xué)大綱修訂后，所有教學(xué)就應(yīng)該嚴(yán)格依照大綱進(jìn)行。三、將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目分解成多個(gè)任務(wù)，實(shí)施案例教學(xué)，使學(xué)生樹立工程意識(shí)一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目涉及面很廣，可以把它分解成多個(gè)小任務(wù)，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行案例教學(xué)，使學(xué)生樹立網(wǎng)絡(luò)工程意識(shí)。借助案例對(duì)難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行剖析，深入淺出，取得了很好的效果，使學(xué)生能夠把知識(shí)更好地理解[2]。例如在講路由器配置時(shí)，用如下案例教學(xué)。一個(gè)公司在甲、乙兩地有分公司，組建了2個(gè)局域網(wǎng)，用兩個(gè)路由器R1和R2將它們連接起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)工程師要為路由器的每個(gè)接口配置IP地址和掩碼，并配置靜態(tài)路由或者動(dòng)態(tài)路由，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局域網(wǎng)的互聯(lián)互通。學(xué)生對(duì)實(shí)際工程案例很有興趣，在完成路由器的配置過(guò)程中就可較深入地理解路由協(xié)議的原理。在講授網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)時(shí)，學(xué)生普遍感覺比較抽象，為什么要那么多層次，學(xué)生不是很明白，也不太理解其中的工作原理。在教學(xué)過(guò)程中，以寄送書信作為案例，從寄信人、收信人、郵局、交通運(yùn)輸部門各服務(wù)層次的關(guān)系入手，解釋它們之間是如何工作的，結(jié)合動(dòng)畫用多個(gè)信封寄信的事例進(jìn)行講解，說(shuō)明發(fā)送端數(shù)據(jù)如何一層一層地封裝并往下層傳，到了物理層如何變成“0”、“1”比特流送入傳輸介質(zhì)，到了接收端如何一層一層地解封裝并往上層傳。四、制作形象生動(dòng)的PPT教學(xué)課件，充分利用圖像、動(dòng)畫手段講解網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中有許多知識(shí)比較抽象，如數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、路由原理與技術(shù)等，學(xué)生不易理解和掌握。為了將抽象的理論講明白，必須認(rèn)真準(zhǔn)備教學(xué)課件，做到簡(jiǎn)明易懂，只講授其中最核心的理論知識(shí)，同時(shí)充分利用圖像和動(dòng)畫手段將抽象的理論變成動(dòng)態(tài)的畫面。例如，在講授TCP協(xié)議的三次握手原理時(shí)，學(xué)生對(duì)三次握手過(guò)程不易理解，我就把三次握手過(guò)程制作成動(dòng)畫形式，改善了教學(xué)效果。三次握手過(guò)程如下：首先由客戶發(fā)出請(qǐng)求連接即SYN=1，ACK=0，聲明自己的序號(hào)是seq=x；然后服務(wù)器進(jìn)行回復(fù)確認(rèn)，即SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1；最后客戶再進(jìn)行一次確認(rèn)，但不用SYN了，這時(shí)即ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。動(dòng)畫課件對(duì)每一次握手都能詳盡地顯示這些參數(shù)，能形象地展示三次握手過(guò)程，有效地提高了教學(xué)效果。其靜態(tài)圖如圖1所示。五、理論聯(lián)系實(shí)際，理論講解與網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)驗(yàn)、軟件仿真實(shí)訓(xùn)相結(jié)合某些網(wǎng)絡(luò)理論即使有生動(dòng)形象的課件有時(shí)也難以讓學(xué)生理解，如IP協(xié)議、IP地址劃分和子網(wǎng)掩碼劃分、路由原理和技術(shù)、DNS和FTP原理等。這時(shí)就必須將理論和實(shí)踐緊密聯(lián)系起來(lái)。我一般采取邊講理論邊帶著學(xué)生動(dòng)手操作，如講授傳輸介質(zhì)時(shí)，讓學(xué)生傳閱實(shí)際的同軸電纜、雙絞線和光纖，還讓學(xué)生親自動(dòng)手制作能夠568B標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線。如在講授IP協(xié)議配置時(shí)，我先講完IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)掩碼的概念以及IP地址的劃分，然后帶著學(xué)生查看當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)配置，并讓他們修改一些配置，觀察不同類別的IP地址對(duì)應(yīng)的默認(rèn)掩碼，從而理解子網(wǎng)掩碼的意義。endprint在講授交換機(jī)和路由器時(shí)采取仿真手段實(shí)現(xiàn)。每臺(tái)計(jì)算機(jī)都安裝了思科公司的PacketTracer仿真教學(xué)軟件，在此軟件上能夠組建局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的交換機(jī)設(shè)置，劃分虛擬局域網(wǎng)，還能設(shè)置路由器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)局域網(wǎng)的互聯(lián)，如圖2所示。同時(shí)此軟件還可以在simulation模式下觀察數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過(guò)程，還可打開每個(gè)數(shù)據(jù)包觀察各層的數(shù)據(jù)。實(shí)踐證明此仿真軟件在交換機(jī)和路由器的教學(xué)過(guò)程中效果相當(dāng)好。在講授DNS、WWW、FTP、DHCP等協(xié)議及其應(yīng)用時(shí)，采用Vmware虛擬機(jī)軟件進(jìn)行教學(xué)。每臺(tái)物理機(jī)上可以用VMwareWorkstation軟件組建由多個(gè)不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)組成的局域網(wǎng)，在這個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)可以做各種單機(jī)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，幾乎可以等價(jià)于一個(gè)真正意義上的小型局域網(wǎng)，學(xué)生可以完全獨(dú)立地管理自己組建的局域網(wǎng)。在這個(gè)虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)里，可以對(duì)虛擬的單機(jī)做任意設(shè)置而不破壞物理機(jī)，可以設(shè)置靜態(tài)IP地址或自動(dòng)獲得IP地址、創(chuàng)建和配置域控制器、配置DNS服務(wù)器、WWW服務(wù)器、FTP服務(wù)器、DHCP服務(wù)器以及郵件服務(wù)器等，實(shí)現(xiàn)工作站與服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，設(shè)置文件共享，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連通性的測(cè)試，查驗(yàn)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，此虛擬機(jī)軟件甚至還可組建、配置廣域網(wǎng)，教學(xué)效果非常好。六、通過(guò)技能測(cè)試類階段考核檢驗(yàn)教學(xué)效果，在百度云上共享網(wǎng)絡(luò)課程資源本課程在教學(xué)過(guò)程中安排2次階段考核，考核形式為技能測(cè)試。第一次的考核內(nèi)容為常用網(wǎng)絡(luò)命令和交換機(jī)配置，第二次考核內(nèi)容為路由器配置以及服務(wù)器的安裝與配置。兩次考核內(nèi)容都緊密結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位的技能，學(xué)生的考核成績(jī)都還不錯(cuò)，基本達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)資源，我搜集整理了許多《數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》的優(yōu)秀課程資源，在百度云里分享。這些資源包括視頻課程和文檔材料，內(nèi)容非常豐富，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目和CCNA視頻教程等內(nèi)容，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)。學(xué)生在認(rèn)真學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，充分利用互聯(lián)網(wǎng)海量的信息資源進(jìn)行歸納總結(jié)式的自主學(xué)習(xí)，使他們的信息檢索能力、自主思考能力、自學(xué)能力及對(duì)專業(yè)新動(dòng)向的敏感度都會(huì)有較大的提高[3]。七、總結(jié)根據(jù)三批應(yīng)用型本科院校的學(xué)生的特點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)崗位技能要求調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采用案例教學(xué)，以實(shí)踐動(dòng)手帶動(dòng)理論學(xué)習(xí)，采用形象生動(dòng)的教學(xué)課件及動(dòng)畫手段講解網(wǎng)絡(luò)理論，充分利用仿真軟件作為教學(xué)工具，利用